基于單片機的室內舒適度控制設計

范治中，劉育才，何松濤，李浩波

（成都理工大學 信息與通信工程系，四川 成都 610059）

近些年來，科技技術的快速發展可以說是日新月異，在人們的生活中隨處可見，隨處可以體驗。科學技術的快速發展已經極大地改善了人們的生活方式，提高人們的生活質量和生活水平。然而人們對家居環境的舒適度也越來越重視。因此，生活中出現了許多智能產品，幫助提升人們的生活質量，使人們的生活變得更多姿多彩。

近年來室內環境舒適技術快速發展，家居是否舒適得到了更多的人重視。保持室內環境對人體的舒適度，不僅能給人們帶來更好的生活，還對降低建筑能耗具有重要意義[1]。因此，很有必要對室內舒適性進行控制。人們都希望自己生活在一個舒適的環境中，而室內溫度以及燈光的不正常會使人感到疲勞從而導致家居體驗和工作效率的下降，因此，室內環境的舒適性也更加受到人們的重視[2]。為了緩解這些問題，很有必要設計開發一種能夠控制室內燈光和溫度的智能設備。本設計為基于單片機的室內舒適性控制設計，為了實現基于人體智能控制室內溫度的高低和燈光的亮滅，本設計采用單片機為控制芯片通過傳感器采集室內環境信息，以人體是否存在為基礎智能控制室內的溫度及光線，最后達到人體在室內活動時感覺舒適的目標[3-5]。

1 系統設計框架

本設計以STC89C52RC單片機作為主芯片。運用溫度傳感器檢測室內溫度，光敏電阻和HC—SR501人體傳感器為單片機輸入控制電平，易于控制的繼電器控制空調與電燈開關。溫度的上下限范圍可通過獨立按鍵進行設置，在系統自動控制之外也能通過按鍵單獨控制空調繼電器及電燈繼電器[6]。本設計自動檢測室內光照的強度、室內當前的溫度，并根據系統進行自動控制燈光和是否開關空調。本設計需要使用溫度傳感器，檢測室內的溫度后發送至單片機系統進行處理，如果溫度高于溫度的設定值，同時在室內有人時系統打開空調調節室內溫度，如果沒人則不開，從而達到節約資源的目的。還需要選擇光敏電阻來檢測室內光照強度，當室內有人但室內光線強度足夠大時則關閉電燈，當室內有人且室內光線比較暗時，需要打開燈，當人們離開房間后延時自動關閉[7-9]。系統框架如圖1所示。

圖1 系統框架

2 主控制芯片和傳感器

單片機是一種微型計算機系統，此單片機具有結構簡單、體積小、價格低、易于產品化、處理字長較短、系統開發周期短、初學者易于入門等特點。本系統在實際應用中需要檢測溫度、光強、人體存在、控制電路。用單片機作為系統的控制核心有許多優勢如便宜的價格、高可靠性以及可以不斷重復編程系統來進行測試[10]。其內部結構如圖2所示。

圖2 結構示意

本設計運用了3種傳感器來對外界環境情況的變化進行采集信號，這3種傳感器分別為熱釋電紅外傳感器、光敏電阻傳感器、溫度傳感器。

熱釋電紅外傳感器是檢查環境中是否存在人，將感知到的信號傳送給主控芯片，由主控芯片根據紅外變化信號作出相應的處理。

光敏電阻傳感器是用于檢查環境中光線強弱變化的，將感知的信號傳送給主控芯片，由主控芯片根據光線信號作出相應的處理。

溫度傳感器是檢查環境中溫度強弱變化的，將感知到的信號傳送給主控芯片，由主控芯片根據溫度變化信號作出相應的處理。

3 主要程序設計

該系統需要一個單片機控制芯片，對單片機進行初始化后讀取外部傳感器發送來的數據。單片機對數據處理后送至LCD1602液晶顯示當前溫度和所設置的參數；如果當前室內有人并且溫度高于溫度上限值時，系統會控制一個外接負載的繼電器吸合使空調打開。當室內溫度低于所設定的溫度下限值且室內有人或室內無人時則控制空調的繼電器釋放使空調關閉。當室內光線低于所設定的閾值且室內有人時則控制電燈的繼電器吸合使電燈打開。當室內光線高于所設定的閾值且室內有人或室內無人時則控制電燈的繼電器釋放使電燈關閉[11-12]。主程序流程如圖3所示。

4 實物檢測

在此設計中，我們能夠檢測到室內溫度、室內光照以及人體是否存在。在實物上能夠體現出我們預先想要的設計效果。